CN106006685A - 利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：1）将磷尾矿与稀硫酸按质量比1:6‑10混合，并在60‑65℃进行反应，过滤取滤液备用；2）向滤液中加入氨水，控制其pH为2‑3，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水，控制其pH为4‑5，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到的滤渣即为氢氧化镁产品；步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶；母液回用3~5次后，母液中的硫磷铵比例上升，经过浓缩后得到硫磷铵产品。本发明以磷尾矿为主要原料制取氢氧化镁，为磷尾矿消化处理提供了新方向，在减轻环保压力的同时，充分利用其伴生资源，开发新产品，取得一定的经济效益及社会效益。
Description
技术领域
本发明属于磷尾矿处理领域，具体涉及一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法。
背景技术
随着高品位磷矿资源的日益枯竭，湿法磷酸生产企业越来越多选择中低品位磷矿通过选矿装置来提高原矿品位，因而不可避免地产生大宗固体废弃物-磷尾矿，磷尾矿的处置也成为各磷化企业面临的难题。由于磷尾矿的粒度较小，极易随水流移动，露天堆放的高度一旦过高，就会在高降雨量时受雨水冲刷导致坍塌，而相对安全带堆存高度则势必占用更大面积的堆场，浪费土地资源；与磷石膏混杂堆放可避免坍塌风险，但会影响磷石膏加工产品的质量，还会进入淋溶水，导致淋溶水含固量高无法回收利用。因而寻求磷尾矿无害化、效益化的新处置方法迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的提供一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，既能够解决磷尾矿处置的难题，还能够增加副产物的总类，提高经济效益。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿与稀硫酸按质量比1:6-10混合，并在60-65℃进行反应4~6小时，过滤取滤液备用；
2）向滤液中加入氨水，控制其pH为2-3，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水，控制其pH为4-5，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到的滤渣即为氢氧化镁产品；
3）步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶；母液回用3~5次后，母液中的硫磷铵比例上升，经过浓缩后得到硫磷铵产品；
通过上述操作，得到氢氧化镁产品及硫磷铵产品。
所述的稀硫酸采用质量浓度为98%以上的工业硫酸配制而成，稀硫酸的质量浓度为40-50%。
所述的氨水采用工业液氨溶于水中配置而成，氨水的质量浓度为20%-25%。
该方法中配制稀硫酸和氨水时所用的水均为工艺水，工艺水的主要来源是回收利用的生产废水和渣场淋溶水。偏酸性，含磷（以五氧化二磷计）0.1~0.2wt%。
步骤2）中第二次加入氨水时，还加入表面活性剂和/或硅烷，得到纳米级晶体氢氧化镁或晶须。
所述的表面活性剂为乙二醇聚氧乙烯醚、硬脂酸钠或硬脂酸钾，硅烷为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷等，仅加表面活性剂时得到纳米级晶体，加表面活性剂和硅烷得到晶须，通过改性剂改变氢氧化镁的结晶形态和大小，得到纳米级晶体氢氧化镁或晶须，以提高产品的附加值。
所述母液回用次数3~5次后，其中的硫磷铵比例上升，此时母液不适宜再次回用，经过浓缩后得到硫磷铵产品。所得的硫磷铵产品既可以溶液形式加入到复合肥料中，又可作为单独的肥料产品销售。
所述磷尾矿与稀硫酸的质量比1:6，稀硫酸的质量浓度为50%。
所述磷尾矿与稀硫酸反应时，通过水浴加热进行控温，温度稳定在60℃。
本发明针对湖北宜昌地区的磷尾矿中镁元素含量较高，镁含量一般在18-20wt%，而磷含量（以五氧化二磷计）在3-5wt%，设计出上述处理方法，以磷尾矿为主要原料，硫酸、氨水等工业原料为辅料，从尾矿中制取氢氧化镁和硫磷铵产品，以探索磷尾矿消化处理的新方向，减轻环保压力的同时，充分利用其伴生资源，开发新产品。
本发明先利用复盐在酸性条件下的复分解反应，使尾矿中不溶于水的镁和磷元素进入溶液状态；随后引入氢氧根离子，利用铁铝氢氧化物溶解度较小的原理使杂质先一步沉淀分离；然后利用氢氧化镁不溶于水的特性将镁元素沉淀分离，使氢氧化镁和磷酸铵盐分开，得到不同的产品。另外，现有的磷尾矿处理时，均未考虑尾矿中的磷元素回收，本发明可使尾矿中镁元素收率达95%的同时，磷元素收率超过80%，避免了抛弃尾矿带来的磷损失。
本发明提供的方法已经成功用于工业小试。小试目的在于验证工艺流程的可行性，为中试和大试提供理论和数据基础。小试需要更精确的计量和检验，对反应收率的期望也要高于中试。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿10g与质量浓度为50%的稀硫酸60g混合，在60℃恒温水浴下进行反应4h，过滤取滤液备用；
2）向滤液中加入氨水，调整pH至2.5，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水，调整pH至4.5，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到的滤渣即为氢氧化镁产品；
步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶；母液回用次数3次后，其中的硫磷铵比例上升，此时母液不适宜再次回用，经过浓缩后得到硫磷铵产品。所得的硫磷铵产品既可以溶液形式加入到复合肥料中，又可作为单独的肥料产品销售。
实施例2：
一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿100g与质量浓度为40%稀硫酸800g在水浴60-62℃下进行反应6h，过滤取滤液备用；
2）向滤液中加入氨水调pH至3，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水调pH至5，同时加入乙二醇聚氧乙烯醚，使氢氧化镁以结晶形式析出；过滤得到得到纳米级晶体氢氧化镁。步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶母液回用次数3次后，其中的硫磷铵比例上升，此时母液不适宜再次回用，经过浓缩后得到硫磷铵产品。
所用的稀硫酸采用质量浓度为98%以上的工业硫酸配制而成，氨水采用工业液氨溶于水中配置而成，氨水的质量浓度为20%-25%。
实施例3：
如图1所示，一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿100g与质量浓度为45%的稀硫酸1000g在水浴65℃下进行反应5h，过滤取滤液备用；滤渣即为磷石膏，将其回收利用；
2）向滤液中加入氨水调pH至2，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水调pH至4，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到的滤渣即为氢氧化镁产品。
步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶。
母液回用次数3~5次后，其中的硫磷铵比例上升，此时母液不适宜再次回用，经过浓缩后得到硫磷铵产品。所得的硫磷铵产品既可以溶液形式加入到复合肥料中，又可作为单独的肥料产品销售。
实施例4：
如图1所示，一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿100g与质量浓度为48%的稀硫酸1000g在水浴63℃下进行反应5h，过滤取滤液备用；滤渣即为磷石膏，将其回收利用；
2）向滤液中加入氨水调pH至2.5，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水调pH至4，同时加入乙二醇聚氧乙烯醚和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到纳米级氢氧化镁晶须。
步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶。母液回用次数3次后，经过浓缩后得到硫磷铵产品。
Claims (9)
1.一种利用磷尾矿制取氢氧化镁及硫磷铵产品的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）将磷尾矿与稀硫酸按质量比1:6-10混合，并在60-65℃进行反应4~6小时，过滤取滤液备用；
2）向滤液中加入氨水，控制其pH为2-3，过滤除去滤渣；然后进一步在滤液中加入氨水，控制其pH为4-5，使氢氧化镁以结晶形式析出，过滤得到的滤渣即为氢氧化镁产品；
3）步骤2）中最后过滤时得到的滤液以母液形式回用到结晶工序进行再次结晶；母液回用3~5次后，母液中的硫磷铵比例上升，经过浓缩后得到硫磷铵产品；
通过上述操作，得到氢氧化镁产品及硫磷铵产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的稀硫酸采用质量浓度为98%以上的工业硫酸配制而成，稀硫酸的质量浓度为40-50%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的氨水采用工业液氨溶于水中配置而成，氨水的质量浓度为20%-25%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法中配制稀硫酸和氨水时所用的水均为工艺水，工艺水的主要来源是回收利用的生产废水和渣场淋溶水。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中第二次加入氨水时，还加入表面活性剂和/或硅烷，得到纳米级晶体氢氧化镁或晶须。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的表面活性剂为乙二醇聚氧乙烯醚、硬脂酸钠或硬脂酸钾，仅加表面活性剂时得到纳米级氢氧化镁晶体。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的硅烷为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，加表面活性剂和硅烷得到纳米级氢氧化镁晶须。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷尾矿与稀硫酸的质量比1:6，稀硫酸的质量浓度为50%。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷尾矿与稀硫酸反应时，通过水浴加热进行控温，温度稳定在60℃。
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